高压脉冲等离子技术处理污水及修复土壤的应用研究

摘要

随着环境破坏问题的加剧,探寻更高效,低成本的有机污染物治理技术已成为当今环境保护领域研究的热点。近来,高级氧化技术在有机污染物治理方面展现出巨大的发展前景。等离子技术作为高级氧化技术的分支之一,因其具有集光、电、化学处理过程于一体,且处理过程高效无二次污染的特点备受关注。
　　本文采用典型的针-板式电极结构产生等离子体对有机污染物质甲基橙进行处理,实验分为两个部分:一是采用自主研制的高压脉冲放电装置处理模拟甲基橙废水;二是利用该针-板式放电装置对甲基橙污染土壤进行修复。通过考察影响甲基橙降解效果因素,为高压脉冲等离子体降解有机污染物提供研究依据。主要研究结果如下:
　　(1)研究了针-板式脉冲放电等离子对甲基橙废水的处理。考察了放电电压、初始电容、溶液 pH及 TiO2膜厚度对甲基橙废水降解效果的影响。结果表明:放电电压为13kV,放电电容27nF,触发开关转速240r/min,针-板间距保持5mm,溶液pH为2时,处理10min,废水中甲基橙的降解效果即可达96％以上。随着放电电压的提高,注入能量增高,活性物质的量增达,甲基橙的降解效果也随着增加;酸性条件和低初始浓度更有利于甲基橙的降解;光催化剂TiO2的加入有效地提高了甲基橙的降解速率。
　　(2)研究了针-板式脉冲放电等离子技术对甲基橙污染土壤的修复,考察了放电电压,土壤含水率,通气量及 TiO2添加量对甲基橙降解效果的影响。结果表明:针-板式脉冲放电等离子技术对甲基橙污染土壤有较好的修复效果,放电电压为7kV,开关转速240r/min,放电间距4mm,土壤含水率100%时,处理30min,甲基橙去除率可达95%。增加放电电压可提高反应器的注入能量,促进土壤中甲基橙的降解;在保持正常通气情况下即可取得良好降解效果;随着含水率提高,土壤中甲基橙的降解效果从48%提升至94%,效果显著;光催化剂TiO2的加入有效地提高了土壤中甲基橙的降解效率。
　　自主研制的高压脉冲装置对水及土壤中的有机污染物质甲基橙均取得了很好的降解效果,为等离子体技术更好的应用于环境污染治理领域提供了重要依据。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.2.1 等离子体技术的发展历程

1.2.2 高压脉冲等离子技术及分析

1.2.3 高压脉冲等离子技术处理污染物的影响因素

1.3 本课题的来源及内容

第2章 实验装置的研究及分析方法

2.1 实验装置

2.1.1 实验系统的建立

2.1.2 高压脉冲电源

2.1.3 高压灭弧火花隙

2.1.4 针-板式等离子体反应器

2.2 实验原理

2.3 实验方法与分析

2.3.1本实验的研究物质的特性

2.2.2 实验方法

2.2.3 实验分析

第3章 实验部分

3.1 高压脉冲放电等离子技术处理模拟甲基橙废水的研究

3.1.1 引言

3.1.2 实验部分

3.1.3 结果与讨论

3.1.4 小结

3.2 高压脉冲等离子技术协同TiO2修复甲基橙污染土壤研究

3.2.1 引言

3.2.2 实验部分

3.2.3 结果与讨论

3.2.4 小结

第4章 结论与建议

4.1 结论

4.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要研究成果